2014年3月份,中國工程院啟動了工業(yè)強(qiáng)基戰(zhàn)略研究。2015年,《中國制造2025》政策頒布,是建設(shè)制造強(qiáng)國的綱領(lǐng)性文件?!吨袊圃?025》提出,建設(shè)制造強(qiáng)國需要實(shí)施五大工程,包括創(chuàng)新體系構(gòu)造、智能制造工程、綠色制造工程、工業(yè)強(qiáng)基工程、高端裝備制造工程,其中工業(yè)強(qiáng)基是重要組成部分。為此在《中國制造2025》頒布后,中國工程院于今年6月份又啟動了工業(yè)強(qiáng)基二期咨詢項(xiàng)目,提供進(jìn)一步的實(shí)施工業(yè)強(qiáng)基工程戰(zhàn)略咨詢。
我國工業(yè)基礎(chǔ)現(xiàn)狀
我國工業(yè)基礎(chǔ)的現(xiàn)狀是中國制造業(yè)大而不強(qiáng),原因有很多,主要是缺乏核心和關(guān)鍵共性技術(shù)。關(guān)鍵基礎(chǔ)零部件元器件、關(guān)鍵基礎(chǔ)材料、先進(jìn)基礎(chǔ)工藝及相應(yīng)的產(chǎn)業(yè)技術(shù)基礎(chǔ),簡稱“四基”?!八幕币呀?jīng)成為制約我國工業(yè)由大變強(qiáng)的關(guān)鍵,也是制約我國提高技術(shù)創(chuàng)新能力和全球競爭力的瓶頸所在。
高端裝備、關(guān)鍵技術(shù)材料、核心基礎(chǔ)零部件嚴(yán)重依賴于進(jìn)口。例如數(shù)控機(jī)床,我國高檔數(shù)控機(jī)床特別是配套的高檔數(shù)控系統(tǒng)90%依靠進(jìn)口。我國高檔數(shù)控機(jī)床主要存在的問題——可靠性、尺寸穩(wěn)定性差,至今仍然沒有完全解決,出廠產(chǎn)品超過了國外的指標(biāo),但產(chǎn)品使用三個(gè)月或半年后,其可靠性、耐疲勞性就出現(xiàn)問題,這其中牽扯到技術(shù)材料和工藝等問題,也是基礎(chǔ)工業(yè)的問題。
同樣,我國已經(jīng)是全世界機(jī)器人消費(fèi)大國,但高端工業(yè)機(jī)器人還是嚴(yán)重依賴于進(jìn)口。據(jù)2015年的數(shù)據(jù)顯示,我國應(yīng)用的機(jī)器人中80%是進(jìn)口的,而20%我國自己做的機(jī)器人里面的絕大部分核心零部件,包括變速器、減速機(jī)也是采購國外的產(chǎn)品。換句話說,我們是用了外國的機(jī)器人來替換中國的勞動力。
再談?wù)労娇瞻l(fā)動機(jī)。加快實(shí)現(xiàn)航空發(fā)動機(jī)及燃?xì)廨啓C(jī)自主研發(fā)和制造生產(chǎn)成為我國航空工業(yè)發(fā)展的重要目標(biāo)。C929大飛機(jī)已經(jīng)下線,很快就要上天了,全國人民非常高興。但是全發(fā)動機(jī)零件是引進(jìn)的、大部分的材料也是引進(jìn)的。商用大型航空發(fā)動機(jī)全部引進(jìn)、重型燃?xì)廨啓C(jī)制造技術(shù)依賴國外,也是當(dāng)今我國航空工業(yè)發(fā)展必須要解決的問題。其中,重型燃?xì)廨啓C(jī)的主要技術(shù)基本上依靠國外。我們了解,重型燃?xì)廨啓C(jī)最核心的零件一盤一片,一個(gè)小小的葉片——高溫定向引入葉片,一公斤左右,就是一輛汽車的價(jià)錢。這個(gè)技術(shù)涉及到高溫核心葉片制造技術(shù)和重要材料工藝,而這些方面我國仍然沒有找到合適的解決方法。
雖然《中國制造2025》提出五大工程,強(qiáng)調(diào)智能制造是主攻方向,但是如果我們的基礎(chǔ)技術(shù)沒有打牢固,智能制造就沒有了根基。《中國制造2025》提出2020年的目標(biāo)是初步建成中國制造的新體系,到2025年基本上成為完善的供給自主體系等等,這些都需要工業(yè)基礎(chǔ)科學(xué)技術(shù)的提高作支撐。
為了配合“中國制造2025”,中國工程院又啟動了工業(yè)強(qiáng)基二期,其中聚焦八個(gè)領(lǐng)域:超大型構(gòu)件先進(jìn)成形及加工制造工藝“一條龍”推進(jìn)路線圖研究、先進(jìn)軌道交通裝備用軸承以及IGBT“一條龍”推進(jìn)路線圖研究、機(jī)器人關(guān)鍵部件“一條龍”推進(jìn)路線圖研究、工程機(jī)械高壓油泵、多路閥、馬達(dá)“一條龍”推進(jìn)路線圖研究、高性能難熔難加工合金大型復(fù)雜構(gòu)件增材制造“一條龍”推進(jìn)路線圖研究、汽車發(fā)動機(jī)電噴系統(tǒng)“一條龍”推進(jìn)路線圖研究、智能制造傳感器“一條龍”推進(jìn)路線圖研究、稀土磁性材料“一條龍”推進(jìn)路線圖研究,這些一條龍的推進(jìn)計(jì)劃,包括超大型構(gòu)件(百噸級以上的)、高鐵先進(jìn)軌道的軸承、機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)、大型復(fù)雜部件增材制造等等。
國外加強(qiáng)制造基礎(chǔ)能力舉措
近年來,美、英等國在“再工業(yè)化戰(zhàn)略”指引下,采取多種舉措加強(qiáng)制造領(lǐng)域競爭關(guān)鍵共性技術(shù)(關(guān)鍵部件、基礎(chǔ)材料及先進(jìn)基礎(chǔ)工藝)的研發(fā)能力,同時(shí),又特別強(qiáng)調(diào)加強(qiáng)制造基礎(chǔ)能力與信息化深度融合。
2015年,中國工程院組團(tuán)去美國考察了美國先進(jìn)制造的一些做法。美國要建一批制造創(chuàng)新研究院,正好和工業(yè)和信息化部建立一批指導(dǎo)中心的思路大體上吻合。美國創(chuàng)建新研究院主要的原因是在美國看來,它們的制造創(chuàng)新存在著缺位。他們考察了德國的制造創(chuàng)新是六個(gè)階段:第一、第二階段是基礎(chǔ)研究、概念研究;第三、第四階段是實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)和制造能力的驗(yàn)證;第五、第六階段是生產(chǎn)的效率與考核。分析了美國的特點(diǎn),高?;旧暇劢乖谝欢A段,企業(yè)重點(diǎn)是在五六階段,因此三四階段是個(gè)缺位。美國成立一批創(chuàng)新研究院組成網(wǎng)絡(luò),就是要解決缺位的問題。美國制造創(chuàng)新研究院有四大特點(diǎn):第一非營利;第二從事共性技術(shù),為大中小企業(yè)服務(wù);第三成果共享,現(xiàn)在很多國家成果不能共享;第四是建立強(qiáng)有力的產(chǎn)學(xué)研聯(lián)盟。
美國有一百家企業(yè)、高校和社區(qū)學(xué)院都參加了創(chuàng)新研究院的組建。九個(gè)創(chuàng)新研究院,其中三個(gè)和智能制造有關(guān);三個(gè)和技術(shù)材料、工藝有關(guān),譬如輕量化材料、復(fù)合材料,甚至對各類型的紡織品都作為重要的方面委托麻省理工學(xué)院組織;三個(gè)和元器件動力電池有關(guān)。美國已經(jīng)是超級大國,但仍然十分重視基礎(chǔ)能力和融合建設(shè)。
再看英國。英國建立了八個(gè)技術(shù)創(chuàng)新中心,其中和制造有關(guān)的HVM(高端制造)任務(wù)就是加快英國制造業(yè)的發(fā)展。2010年,英國建立高價(jià)值制造(HVM)技術(shù)與創(chuàng)新中心,中心下成立了先進(jìn)成形技術(shù)、先進(jìn)制造、過程創(chuàng)新、制造技術(shù)、國家復(fù)合材料等7個(gè)高價(jià)值制造技術(shù)與創(chuàng)新中心,聚焦于先進(jìn)和前沿制造技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展的產(chǎn)業(yè)化。其中5所聚焦先進(jìn)基礎(chǔ)工藝與材料研發(fā)。
英國羅·羅公司參與了英國和美國的HVM技術(shù)與創(chuàng)新中心研究和開發(fā)。在建立創(chuàng)新中心的同時(shí),美國、英國十分重視材料與工藝關(guān)鍵技術(shù)和數(shù)字化技術(shù)的融合。美國達(dá)帕是美國國防部的智庫,國防先進(jìn)研究計(jì)劃所,以往研究一個(gè)產(chǎn)品到投入生產(chǎn)要12個(gè)月的時(shí)間,現(xiàn)在大大加快了研發(fā)進(jìn)程,他們提出的口號是“用信息化技術(shù)把研發(fā)周期縮短一半,把研發(fā)經(jīng)費(fèi)減少一半”。
美國通用電器研發(fā)航空發(fā)動機(jī)單晶葉片制造技術(shù),將工藝模擬、組織模擬等等連接在一起,等于是在虛擬環(huán)境下已經(jīng)把葉片做成,然后再到物理環(huán)境下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。英國羅·羅公司全流程建模仿制渦輪盤全過程,從鍛造開片、熱處理、焊接一直到最后預(yù)測壽命。這些對我國航空發(fā)動機(jī)公司的技術(shù)發(fā)展路徑都有很大啟發(fā)。
再舉一例,美國通用電氣公司采用由10000個(gè)處理器組成的高性能計(jì)算機(jī)(HPC),模擬和優(yōu)化了航空發(fā)動機(jī)噴嘴設(shè)計(jì),大大提高了發(fā)動機(jī)的效率。最后效果既省了油,又提高了效率,解決了問題。我國要加快提升工業(yè)技術(shù),就要用新的方法,在過去基礎(chǔ)上做技術(shù)改進(jìn)是試錯(cuò)法,不利于工業(yè)技術(shù)的快速突破。
平臺建設(shè)是關(guān)鍵
工業(yè)強(qiáng)基作為“中國制造2025”的重要工程之一,未來仍將是我國工業(yè)發(fā)展的一項(xiàng)重要工作。首先,要提高創(chuàng)新能力,突破智能制造,“四基”是技術(shù)支撐,同時(shí)要發(fā)揚(yáng)工匠精神,長期堅(jiān)持,持之以恒。然后,要加強(qiáng)“四基”創(chuàng)新能力及平臺建設(shè)來提升工業(yè)基礎(chǔ)能力,要發(fā)揮政府的重要引導(dǎo)作用。同時(shí),要建設(shè)一批獨(dú)立、非營利為目的,能為跨行業(yè)、或全行業(yè)服務(wù)的先進(jìn)的、關(guān)鍵的、競爭前共性基礎(chǔ)材料及工藝(TRL-4到TRL-6)創(chuàng)新研究中心。另外,我國提升工業(yè)基礎(chǔ)創(chuàng)新能力,要與數(shù)字化、信息化技術(shù)深度融合,要充分發(fā)揮產(chǎn)學(xué)研用積極性,組建聯(lián)盟,分工合作,各司其職,協(xié)同創(chuàng)新。
(本文根據(jù)柳百成在“2016國家制造強(qiáng)國建設(shè)專家論壇”上的發(fā)言整理,未經(jīng)本人審核。)